RU2024005C1

RU2024005C1 - Fatigue test facility for material specimens

Info

Publication number: RU2024005C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Власов
Original assignee: Владимир Петрович Власов
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: test technique. SUBSTANCE: housing accommodates drive that has electric motor, reduction gear, and slider-crank mechanism designed to set platform in reciprocal motion and to compress spring placed in blind hole of platform. Hole walls have longitudinal slits. Slider with projections placed in hole engages slits. Fixed to platform is shell with inertia weight used for engagement with lever whose other arm is in contact with specimen mounted in stop grip. In its movement, slider accelerates platform which creates impact compression as it meets specimen; then inertia weight creates impact bending in specimen through lever. In its further motion, slider compresses spring which imparts compression load to specimen via platform. In its reverse movement, slider releases specimen and platform returns to initial position by its projections. EFFECT: improved reliability of test results. 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для испытания образцов материалов на усталость при осевом нагружении и изгибе. The invention relates to testing equipment, and in particular to devices for testing samples of materials for fatigue under axial loading and bending.

Известно устройство для испытания образцов материалов на усталость при осевом нагружении [1] , содержащее корпус, установленный на нем привод в виде кривошипно-ползунного механизма, предназначенного для возвратно-поступательного перемещения платформы с образцом и сжатия пружины, размещенной в глухом отверстии платформы. Стенки глухого отверстия имеют продольные прорези. В отверстии размещен ползун с выступами, предназначенными для взаимодействия с прорезями. В корпусе установлен упор, предназначенный для периодического взаимодействия с образцом. При возвратно-поступательном движении ползуна, воздействующего через пружину и выступы на платформу, в противоположных направлениях раздельно происходит многократное сжатие образца по отнулевому циклу, если перед началом нагружения образец касается упора, и чередование ударного нагружения и сжатия по отнулевому циклу, если между образцом и упором имеется расстояние. A device for testing samples of materials for fatigue under axial loading [1], containing a housing mounted on it a drive in the form of a crank-slide mechanism designed for reciprocating movement of the platform with the sample and compression of the spring, placed in the blind hole of the platform. The walls of the blind hole have longitudinal slots. A slider with protrusions designed to interact with the slots is placed in the hole. An emphasis is installed in the housing, designed for periodic interaction with the sample. In the reciprocating movement of the slider acting through the spring and the protrusions on the platform, in the opposite directions, the specimen compresses repeatedly along the zeroing cycle, if the sample touches the stop before loading, and the shock loading and compression alternate on the zeroing cycle, if between the sample and the stop there is a distance.

Однако описанное устройство не обеспечивает испытаний образцов при многократном изгибе по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном сжатии, ударном изгибе и сжатии по отнулевому циклу. However, the described device does not provide testing of samples with repeated bending by a zero cycle, as well as with alternating shock compression, shock bending and compression by a zero cycle.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения испытаний не только при многократном сжатии по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном нагружении и сжатии по отнулевому циклу, но и при многократном изгибе по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном сжатии, ударном изгибе и сжатии по отнулевому циклу. The aim of the invention is to expand the functionality by providing tests not only with multiple compression in the zero cycle, but also with alternating shock loading and compression in the zero cycle, but also with repeated bending in the zero cycle, as well as with alternating shock compression, shock bending and compression on a zero cycle.

Это достигается тем, что устройство, содержащее корпус, захват образца, установленные на корпусе упор в виде регулировочного винта, платформу со сменными грузами, привод возвратно-поступательного перемещения платформы, включающего ползун, который взаимодействует с пружиной, размещенной в глухом отверстии платформы, снабжено жестко прикрепленным к платформе стаканом с прорезями в стенках, размещенными в нем сменными грузами и инерционным грузом с выступами для взаимодействия с прорезями, а также снабжено двуплечим рычагом, закрепленным на корпусе и предназначенным для контактирования одним плечом с головкой образца, а другим - с инерционным грузом, при этом захват образца закреплен на упоре. This is achieved by the fact that the device containing the housing, a sample capture, an emphasis in the form of an adjusting screw mounted on the housing, a platform with interchangeable weights, a reciprocating drive of the platform, including a slider that interacts with a spring located in the blind hole of the platform, is rigidly equipped a glass attached to the platform with slots in the walls, interchangeable weights and inertial weights placed therein with protrusions for interacting with the slots, and also equipped with a two-arm lever, are fixed on the housing and intended for contacting with one arm of the sample head and the other - with an inertial load, wherein the sample capture is fixed on the palm.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит установленный на корпусе 1 привод, состоящий из электродвигателя 2, эластичной муфты 3 и редуктора 4, уменьшающего скорость вращения кривошипа 5, шатун 6, состоящий из двух частей, соединенных с помощью резьбы, позволяющей изменять длину шатуна, и соединенный одним концом с кривошипом 5, а другим посредством оси 7 - с ползуном 8, имеющим выступы 9, установленную в направляющей 10 корпуса 1 платформу 11, в которой выполнено глухое отверстие 12. Стенки платформы имеют продольные прорези 13 с размещенными в них выступами 9. The device comprises a drive mounted on the housing 1, consisting of an electric motor 2, an elastic coupling 3 and a gearbox 4, which reduces the rotation speed of the crank 5, a connecting rod 6, consisting of two parts connected by a thread that allows changing the length of the connecting rod, and connected at one end to the crank 5, and the other through the axis 7, with a slider 8 having protrusions 9, a platform 11 installed in the guide 10 of the housing 1, in which a blind hole 12 is made. The walls of the platform have longitudinal slots 13 with protrusions 9 located therein.

Устройство содержит пружину 14, размещенную в отверстии 12 и контактирующую одним концом с дном отверстия, а другим - с ползуном 8, стакан 15, жестко прикрепленный к платформе 11, в стенках которого выполнены прорези 16, предназначенные для взаимодействия с выступами 17 инерционного груза 18, размещенного в стакане 15, сменные грузы 19 и 20, служащие для изменения соответственно массы платформы 11 и инерционного груза 18, а следовательно, и параметров нагрузки на образец 21, и закрепленные на них соответственно гайками 22 и 23, двуплечий рычаг 24, закрепленный на корпусе 1 посредством оси 25 и предназначенный для взаимодействия одним плечом через ролик 26 с головкой образца 21, а другим - с инерционным грузом 18, и упор 27 в виде регулировочного винта, установленный на корпусе соосно платформе 11, на торце которого выполнен захват 28 для установки образца 21. The device comprises a spring 14 located in the hole 12 and in contact with one end with the bottom of the hole, and the other with a slider 8, a cup 15, rigidly attached to the platform 11, in the walls of which are made slots 16, designed to interact with the protrusions 17 of the inertial load 18, placed in the glass 15, removable weights 19 and 20, serving to change the mass of the platform 11 and the inertial load 18, and therefore the load parameters on the sample 21, respectively, and the two shoulders 24 attached to them with nuts 22 and 23, are fixed on the housing 1 by means of an axis 25 and designed to interact with one shoulder through the roller 26 with the sample head 21, and with the other with the inertial load 18, and an emphasis 27 in the form of an adjusting screw mounted on the housing coaxially to the platform 11, at the end of which there is a gripper 28 for sample setup 21.

Расстояние между торцом образца 21 и торцом платформы 11 обозначено через а, расстояние между рычагом и торцом инерционного груза - а+b и расстояние между выступом 17 и концом прорези 16 - с. The distance between the end face of the sample 21 and the end face of the platform 11 is indicated by a, the distance between the lever and the end of the inertial load is a + b and the distance between the protrusion 17 and the end of the slot 16 is s.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устанавливают образец 21 в захват 28 на упоре 27. Устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемой скорости движения платформы 11 к моменту удара последней с образцом 21, шатун 6 - в крайнее правое (по чертежу) положение. Изменяя длину шатуна 6, устанавливают расстояние а+b. Путем вращения упора 27 устанавливают соответствующее радиусу кривошипа 5 расстояние а. Устанавливают на платформу 11 и инерционный груз 18, определенное количество соответственно грузов 19 и 20, соответствующих с учетом радиуса кривошипа требуемому напряжению сжатия и изгиба в образце 21 при ударе. Set the sample 21 in the gripper 28 on the stop 27. Set the radius of the crank 5, corresponding to the required speed of the platform 11 by the time of the impact of the latter with the sample 21, the connecting rod 6 - to the far right (according to the drawing) position. Changing the length of the connecting rod 6, set the distance a + b. By rotating the stop 27, the distance a is set corresponding to the radius of the crank 5. Installed on the platform 11 and the inertial load 18, a certain number of loads 19 and 20, respectively, corresponding, taking into account the radius of the crank, the required compression and bending stresses in the sample 21 upon impact.

Амплитуда напряжений отнулевого цикла многократного нагружения сжатия и изгиба регулируется радиусом кривошипа и установкой сменной пружины 14 соответствующей жесткости. The amplitude of the stresses of the zero-cycle multiple loading of compression and bending is regulated by the radius of the crank and the installation of a replaceable spring 14 of appropriate stiffness.

Включают электродвигатель 2, который через эластичную муфту 3 и редуктор 4 начинает вращать кривошип 5, приводящий через шатун 6 и ось 7 в движение влево ползун 8, который, воздействуя на пружину 14, приводит в движение платформу 11. При встрече платформы 11 с образцом 21 происходит ударное сжатие образца. При этом платформа останавливается, а инерционный груз 18 перемещается по инерции и через рычаг 24 и ролик 26 создает ударный изгиб образца 21. They include an electric motor 2, which, through an elastic coupling 3 and a gearbox 4, starts to crank 5, which drives a slider 8 through the connecting rod 6 and axis 7 to the left, which, acting on the spring 14, drives the platform 11. When the platform 11 meets the sample 21 shock compression of the sample occurs. When this platform stops, and the inertial load 18 moves by inertia and through the lever 24 and the roller 26 creates a shock bend of the sample 21.

Таким образом, происходит вначале ударное сжатие образца с разгрузкой, а затем - ударный изгиб с разгрузкой. А ползун 8, продолжая движение влево, начинает сжимать пружину 14, которая нагружает образец 21 осевым сжатием до тех пор, пока ползун 8 не займут крайнее левое положение. При сжатии пружины 14 вместе с ползуном перемещаются влево и жестко соединенные с ним выступы 9. При движении ползуна 8 вместе с выступами 9 из крайнего левого положения вправо происходит расслабление пружины 14 и соответственно разгрузка образца 21. После полной разгрузки образца 21 платформа 11 возвращается в исходное положение выступами 9, а ползун 8 занимает крайнее правое положение, после чего процесс нагружения образца 21 циклически повторяется. Thus, shock compression of the sample with unloading occurs first, and then shock bending with unloading occurs. And the slider 8, continuing to move to the left, begins to compress the spring 14, which loads the sample 21 by axial compression until the slider 8 occupies the extreme left position. When the springs 14 are compressed, the protrusions 9 are moved to the left together with the slider 9. When the slider 8 moves together with the protrusions 9 from the extreme left position, the spring 14 relaxes and, accordingly, the sample 21 is unloaded. After the sample 21 is completely unloaded, the platform 11 returns to its original position the position of the protrusions 9, and the slider 8 occupies the extreme right position, after which the process of loading the sample 21 is cyclically repeated.

Для испытания образца 21 только на многократный изгиб по отнулевому циклу устанавливают его в захват 28 и затем устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемому максимальному за цикл напряжению. Устанавливают шатун 6 в крайнее правое положение. Вращением упора 27 и изменением длины шатуна 6 приводят инерционный груз 18 в контакт с рычагом 24, а ролик 26 - в контакт с образцом 21 и отводят образец 21 на такое расстояние а, чтобы при нагружении образца его торец не касался торца платформы 11. Включают электродвигатель 2. Ползун 8, перемещаясь возвратно-поступательно, сжимает периодически пружину 14, которая свое усилие передает через платформу 11, стакан 15, инерционный груз 18, рычаг 24 и ролик 26 на образец 21. To test the sample 21 only on multiple bending according to the zeroing cycle, install it in the gripper 28 and then set the radius of the crank 5 corresponding to the required maximum voltage per cycle. Set the connecting rod 6 to the extreme right position. By rotating the stop 27 and changing the length of the connecting rod 6, the inertial load 18 is brought into contact with the lever 24, and the roller 26 is brought into contact with the sample 21 and the sample 21 is taken so far that, when loading the sample, its end does not touch the end of the platform 11. The electric motor is turned on. 2. The slider 8, moving reciprocally, periodically compresses the spring 14, which transfers its force through the platform 11, the glass 15, the inertial load 18, the lever 24 and the roller 26 to the sample 21.

Для испытания образца 21 только на многократное сжатие по отнулевому циклу устанавливают образец в захват 28 и затем радиус кривошипа 5, соответствующий требуемому максимальному за цикл напряжению. Устанавливают шатун 6 в крайнее правое положение и, вращая упор 27, приводят его в контакт с торцом платформы 11. Затем поворачивают рычаг 24 вокруг оси 25 и выводят ролик 26 из контакта с образцом 21 и в таком положении удерживают рычаг 24, соединив его, например, тягой (не показана) со стаканом. Включают электродвигатель 2. Ползун, перемещаясь возвратно-поступательно, сжимает периодически пружину 14, которая свое усилие передает через платформу 11 на образец 21. To test the sample 21, only for multiple compression in the zero cycle the sample is installed in the gripper 28 and then the radius of the crank 5 corresponding to the required maximum voltage per cycle. Set the connecting rod 6 to the extreme right position and, turning the stop 27, bring it into contact with the end face of the platform 11. Then, the lever 24 is turned around the axis 25 and the roller 26 is brought out of contact with the sample 21 and in this position they hold the lever 24 by connecting it, for example traction (not shown) with a glass. Turn on the electric motor 2. The slider, moving reciprocatingly, periodically compresses the spring 14, which transfers its force through the platform 11 to the sample 21.

Для испытания образца 21 на чередующиеся ударное сжатие и сжатие по отнулевому циклу снимают с устройства инерционный груз 18, а рычаг 24 подвешивается к корпусу 1 за плечо с роликом 26, например, тягой (не показана) так, чтобы ролик 26 не контактировал с образцом. Устанавливают шатун 6 в крайнее правое положение, образец 21 - в захват и устанавливают радиус кривошипа 5, соответствующий требуемой скорости движения платформы 11 к моменту удара последней с образцом 21, и соответствующее этому радиусу кривошипа путем вращения упора 27 расстояние а. Устанавливают на платформу 11 определенное количество грузов 19, соответствующих с учетом установленного радиуса кривошипа требуемому максимальному напряжению в образце 21 при ударе. Включают электродвигатель 2. Процесс нагружения образца 21 описан в начале описания работы устройства с той лишь разницей, что здесь в работе устройства не участвует инерционный груз 18 и рычаг 24. To test the sample 21 for alternating shock compression and zero-cycle compression, the inertial load 18 is removed from the device, and the lever 24 is suspended from the housing 1 by the shoulder with a roller 26, for example, a rod (not shown) so that the roller 26 does not come into contact with the sample. Set the connecting rod 6 to the extreme right position, the sample 21 is in the grip and set the radius of the crank 5 corresponding to the required speed of the platform 11 to the moment of impact of the latter with the sample 21, and the distance a corresponding to this radius of the crank by rotating the stop 27. A certain number of weights 19 are installed on the platform 11, corresponding, taking into account the established radius of the crank, to the required maximum voltage in the specimen 21 upon impact. Turn on the motor 2. The loading process of the sample 21 is described at the beginning of the description of the operation of the device with the only difference that here the inertial load 18 and the lever 24 are not involved in the operation of the device.

Для испытания образца 21 только на осевое сжатие при длительно действующей постоянной нагрузке снимают инерционный груз 18, а рычаг 24 выводят из контакта с образцом 21 и устанавливают шатун 6, ползун 8 и платформу 11 в крайнее правое положение. Вращением упора 27 сжимают через образец 21 и платформу 11 пружину 14, которая поддерживает в образце 21 постоянное осевое усилие. Периодически поджимают пружину 14 упором 27, если в ней усилие со временем уменьшится. To test the sample 21 only for axial compression with a long-term constant load, the inertial load 18 is removed, and the lever 24 is brought out of contact with the sample 21 and the connecting rod 6, slider 8 and platform 11 are set to the extreme right position. By rotating the stop 27, a spring 14 is compressed through the sample 21 and the platform 11, which maintains a constant axial force in the sample 21. The spring 14 is periodically tightened with an emphasis 27 if the force in it decreases with time.

По сравнению с прототипом устройство обеспечивает испытание образцов не только при многократном сжатии по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном нагружении и сжатии по отнулевому циклу, но и при многократном изгибе по отнулевому циклу, а также при чередующихся ударном сжатии, ударном изгибе и сжатии по отнулевому циклу. Compared with the prototype, the device provides testing of samples not only with multiple compression by the zero cycle, but also with alternating shock loading and compression by the zero cycle, but also with multiple bending by the zero cycle, as well as with alternating shock compression, shock bending and compression zeroing cycle.

Claims

DEVICE FOR TESTING SAMPLES OF MATERIALS FOR FATIGUE, comprising a housing, a platform with a blind hole and with removable weights, a sample capture, an emphasis mounted on the housing in the form of an adjusting screw, a platform guide and a drive of its reciprocating movement in the form of a crank mechanism with a slider and coaxial with a power spring designed to interact with one end with the slider and the other with the bottom of the blind hole of the platform, in the lateral surface of which longitudinal slots are made, and the axis of the parallel part of the guide axis, the slider is made with protrusions intended to be placed in the respective longitudinal slots of the platform, mounted in a blind hole coaxially with it, characterized in that it is provided with a glass rigidly fixed to the platform, in the walls of which there are longitudinal slots placed in the glass by an inertial load with protrusions designed to be placed in the slots in the walls of the glass, additional removable weights, rigidly fixed to the glass coaxially with it, and a two-arm lever fixed to housing, one shoulder of which is designed to interact with the head of the sample, the other with the inertial load of the glass, and the grip of the sample is fixed on the stop.